輕骨料混凝土施工問題及策略研究

郭倩娜

（長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長治 046000）

結(jié)構(gòu)混凝土是所有建筑施工的基礎(chǔ)，也是使用最多的材料之一。目前的研究大多集中于廢料在高強(qiáng)混凝土、自密實(shí)混凝土、高性能混凝土、輕質(zhì)混凝土等各種功能混凝土中的利用，具備成本效益和性能要求的輕質(zhì)混凝土隨之產(chǎn)生。普通混凝土的自重約2 400～2 500kg/m3，重量較大，由于其整體荷載，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸會(huì)隨之增加。輕質(zhì)混凝土是一種由輕質(zhì)骨料或膨脹劑制成的混凝土。其干密度為300～1 840kg/m3，重量比普通混凝土輕23%～80%。由于輕質(zhì)混凝土的結(jié)構(gòu)用途差異，因此，其單位重量在1 400～2 000kg/m3范圍內(nèi)變化，而普通混凝土的單位重量為2 400kg/m3。如今，不同類型的輕骨料被用于混凝土，如膨脹黏土和頁巖、浮石珍珠巖，以及各種廢棄物，如廢舊紡織物、混合廢棄物、黏土磚、橡膠、塑料、油棕殼和其他農(nóng)業(yè)廢棄物，這些材料多被用于制造輕質(zhì)混凝土。輕質(zhì)混凝土的優(yōu)勢在于它的重量和耐候性。與含有天然砂和礫石的常規(guī)混凝土相比，輕質(zhì)混凝土有很多優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。如何結(jié)合輕骨料混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)，提高輕骨料混凝土在施工中的應(yīng)用效率是本文研究的重點(diǎn)和價(jià)值所在。

1 輕骨料混凝土主要技術(shù)性能

1.1 吸水性能

輕骨料具有良好的吸水性，表面較粗糙，對拌和物的流動(dòng)性影響很大。所以，為了更加精確地控制流動(dòng)性，在拌合輕骨料混凝土?xí)r，要把用水總量分成凈用水量和附加水量。附加水量是被輕骨料吸收的部分，與1h 吸水量相當(dāng)，而拌和物通常受附加水量的影響較小。凈水量指的是減去輕骨料1h 吸水率以后的實(shí)際用水量，其會(huì)直接影響拌和物工作流動(dòng)性。兩部分水量共同組成了拌和的用水總量。我國針對輕骨料1h 吸水率給出了確切的標(biāo)準(zhǔn)，粉煤灰要保持在22%以內(nèi)，頁巖和黏土陶粒應(yīng)控制在10%以內(nèi)。在拌和輕骨料混凝土?xí)r，假如水量較大，則需要提高其流動(dòng)性，同時(shí)強(qiáng)度也會(huì)隨之降低。相較于一般混凝土，如果水量太大，會(huì)導(dǎo)致輕骨料拌和時(shí)出現(xiàn)上浮離析問題，所以，在拌和時(shí)，要精確控制用水量，尤其是在明確混凝土坍落度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，要把輕骨料可能在振搗成型過程中釋放的水量歸入考慮范圍，其流動(dòng)性會(huì)被提升，所以，相比一般混凝土，在坍落度標(biāo)準(zhǔn)值的選擇過程中要適當(dāng)將其降低10～20mm。

1.2 體積密度

不同于普通混凝土，輕骨料混凝土的體積密度有較大的變化區(qū)間。輕骨料混凝土的體積密度直接決定其硬化以后的抗?jié)B、導(dǎo)熱、抗壓強(qiáng)度、抗凍等特性，所以，輕骨料混凝土施工前要檢測其體積密度。輕骨料混凝土一般隨著密度等級的降低，強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)降低，導(dǎo)熱系數(shù)也會(huì)隨之減小，抗?jié)B性能減弱。由于輕骨料體積在混凝土總體積中的占比達(dá)到了70%以上，所以，輕骨料體積密度直接決定輕骨料混凝土體積密度。

1.3 強(qiáng)度性能

強(qiáng)度等級為LC30 以上輕骨料混凝土的干密度為1 200～1 900kg/m3，相較于同強(qiáng)度普通混凝土，其強(qiáng)度要低20%～50%，所以，采用輕骨料混凝土能夠降低建筑物自重，并且有助于縮小構(gòu)件的尺寸和輕量化處理。因?yàn)檩p質(zhì)骨料的表面粗糙，使得其內(nèi)部孔隙率相對較高。當(dāng)骨料與水、水泥拌合時(shí)，骨料表面會(huì)有較高的水泥漿吸附能力，如果骨料拌和前吸水飽和度不夠，將會(huì)造成連接面水泥漿中的水分被吸收，減小水灰比，提高連接面強(qiáng)度。此外，在水泥砂漿硬化過程中，輕骨料吸附的水分會(huì)逐漸釋出，水泥石和骨料連接面強(qiáng)度不斷增加。所以，輕骨料與水泥石之間存在著高粘結(jié)強(qiáng)度。不同于普通混凝土，由于輕骨料的強(qiáng)度要低于普通石子，因此，輕骨料混凝土在受到外力作用時(shí)，破壞并非是沿著連接面，而是先損壞輕骨料。作用于強(qiáng)度較低的輕骨料混凝土?xí)r，破壞可能會(huì)造成水泥石率先開裂。所以，輕骨料強(qiáng)度不僅與水泥強(qiáng)度、齡期、水灰比和養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)，還與輕骨料強(qiáng)度直接相關(guān)。輕骨料混凝土的強(qiáng)度與體積密度是評估其性能的重要指標(biāo)。

1.4 耐久性能

輕骨料多孔性能夠緩解低溫狀態(tài)下的水結(jié)冰所形成的膨脹力，因此，輕骨料混凝土的抗凍性能良好。輕骨料混凝土本身的雙微孔微泵性能保證了界面具有良好的粘結(jié)性，對水路產(chǎn)生了一定的封堵效果，所以，其抗?jié)B性較好。輕骨料表面較粗糙，并有紋路凹槽，提升了其與水泥石的機(jī)械嚙合力，從微觀層面加強(qiáng)了混凝土界面過渡區(qū)性能，提高了混凝土耐久性。

1.5 導(dǎo)熱性能

多孔輕質(zhì)骨料的引入可以降低混凝土密度，也能降低其導(dǎo)熱系數(shù)。在平衡含水率條件下，密度等級為1 700 以下的輕骨料混凝土導(dǎo)熱系數(shù)小于0.87W/m·K，相較于普通混凝土1.5W/m·K降低了40%以上。此外，熱量在輕骨料混凝土的內(nèi)部傳導(dǎo)速度相對較慢，具有良好的耐火性。建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，普通混凝土能夠耐火1h，輕骨料混凝土則能夠耐火4h。在600℃的高溫狀態(tài)下，輕骨料混凝土可維持室溫強(qiáng)度85%，而普通混凝土只能維持35%～75%。

2 輕骨料混凝土施工問題

2.1 混凝土澆筑成型問題

由于輕骨料混凝土表觀密度相對較小，對混凝土下層所施加的附加荷載相對較小，內(nèi)部衰減則較大，再加上輕骨料混凝土中混入空氣的排出速率會(huì)低于普通混凝土，所以，輕骨料混凝土澆筑過程中耗費(fèi)的振搗能量要大于普通混凝土。正常情況下，因?yàn)殪o水壓力減小，混入拌和物中的空氣難以排除。

2.2 混凝土施工問題

（1）堆放和預(yù)濕問題。輕骨料要分成不同的粒徑和品種堆放，如果將所有的種類混雜堆放，會(huì)影響混凝土的和易性、表觀密度和強(qiáng)度。

（2）配制與攪拌問題。輕骨料混凝土包含了水、粗細(xì)骨料、水泥、外加劑等，如果這些材料的配備比例不符合要求，可能會(huì)影響混凝土的質(zhì)量。各個(gè)配料的含量和攪拌形式都要滿足基本要求。

（3）混凝土養(yǎng)護(hù)問題。因?yàn)檩p骨料混凝土的孔隙相對較大，內(nèi)部含水量能夠滿足其養(yǎng)護(hù)使用。在水分蒸發(fā)過程中，骨料內(nèi)部水分會(huì)持續(xù)轉(zhuǎn)移到水泥砂漿中，水分移動(dòng)過程中，水泥水化反應(yīng)會(huì)正常進(jìn)行，并且可以讓混凝土達(dá)到特定的強(qiáng)度。時(shí)間長短要根據(jù)周圍氣候確定。在潮濕和溫暖的氣候下，輕骨料混凝土中的水分能夠保證水泥的水化，所以，不需要噴水和覆蓋養(yǎng)護(hù)。但在干燥而又炎熱的條件下，混凝土表面失水過快，容易產(chǎn)生表面網(wǎng)狀裂紋。

2.3 混凝土運(yùn)輸問題

在輕骨料混凝土實(shí)際運(yùn)輸過程中，因?yàn)檩p骨料表觀密度較小，容易出現(xiàn)上浮情況。所以，其更容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。如果運(yùn)輸時(shí)間太長，也會(huì)產(chǎn)生離析。如果采用混凝土泵進(jìn)行骨料混凝土運(yùn)輸，則要難于普通混凝土，因?yàn)樵趬毫ψ饔孟拢橇细菀孜账?，?dǎo)致混凝土拌和物要比之前更加干硬，加大了混凝土與管道之間的摩擦，會(huì)造成管道堵塞。

3 輕骨料混凝土施工策略

3.1 配合比設(shè)計(jì)符合要求

（1）保證輕骨料混凝土充分滿足表觀密度的實(shí)際要求。

（2）充分考慮特殊性能的基本要求，合理設(shè)置配制比例。配制輕骨料混凝土過程中，要明確其用水量和有效水灰比，粗細(xì)骨料允許偏差保持在3%，水、水泥和外加劑的允許偏差控制在2%，攪拌前要測定混凝土含水率，攪拌過程中要進(jìn)行復(fù)測。雨天施工或是混凝土易性反常時(shí)，要測定輕骨料含水率，同時(shí)調(diào)整拌和用水量。

（3）合理選擇攪拌方式，攪拌輕骨料混凝土要使用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，經(jīng)過預(yù)濕處理和未經(jīng)預(yù)濕處理的粗骨料需要使用不同攪拌工藝，外加劑要在輕骨料吸水后才能加入，避免吸入骨料內(nèi)部后喪失功效。在采用預(yù)濕粗骨料時(shí)，同時(shí)加入液狀外加劑和水，對于容易破碎的輕骨料，在攪拌時(shí)要對攪拌時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，通過試拌確定科學(xué)的攪拌時(shí)間。

3.2 施工滿足要求

（1）輕骨料混凝土在使用過程中應(yīng)對其配置結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度等級檢驗(yàn)。配備的輕骨料混凝土應(yīng)為高強(qiáng)度輕骨料混凝土。

（2）輕骨料混凝土配置過程中要按照不同品種進(jìn)行分批運(yùn)輸和堆放，使用過程中不能將不同品種和批次的輕骨料混凝土混雜在一起，因?yàn)椴馁|(zhì)不同，效果也不同。如果把不同品種和批次的輕骨料混凝土隨意混雜使用，將導(dǎo)致建筑物開裂。

（3）輕骨料混凝土堆放時(shí)必須保證干凈整潔，不能混有其他雜質(zhì)。輕骨料混凝土通常遇水會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此，運(yùn)輸和堆放時(shí)要采取防雨措施，防止雨水打濕輕骨料混凝土，損壞用料。

（4）注重施工現(xiàn)場溫度控制。如果現(xiàn)場溫度≥5℃，要根據(jù)工程實(shí)際需要預(yù)濕輕骨料混凝土，提高輕骨料混凝土應(yīng)用的便捷性。

（5）在炎熱天氣時(shí)，要對混凝土進(jìn)行配水與覆蓋養(yǎng)護(hù)。自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，如果用硅酸鹽水泥、礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥攪拌的輕骨料混凝土，養(yǎng)護(hù)時(shí)間通常要多于14d，構(gòu)件采用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)要注意密封。輕骨料混凝土導(dǎo)熱性能較差，有較高的熱絕緣性，因此，使用蒸汽養(yǎng)護(hù)效果要好于普通混凝土，如果條件允許，可以采取熱養(yǎng)護(hù)?；炷脸尚秃螅o置時(shí)間要多于2h，避免混凝土表面出現(xiàn)酥松和起皮問題。蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，溫度升高和降低速度不能過快，通?？刂圃?5℃/h～25℃/h。

3.3 質(zhì)量檢驗(yàn)符合規(guī)定

輕骨料混凝土的拌合物和易波動(dòng)性都要高于普通混凝土，可在輕骨料混凝土實(shí)際施工過程中經(jīng)常對其進(jìn)行檢查，檢查一般集中在輕骨料混凝土的易波動(dòng)性和拌合物上。在采用輕骨料混凝土?xí)r，施工隊(duì)每班都要進(jìn)行1 次以上的易波動(dòng)性與拌和物的檢查，這樣能夠在工程進(jìn)程中隨時(shí)調(diào)整用水量，從而保證輕骨料混凝土充分發(fā)揮效能。同時(shí)，也要密切注意輕骨料混凝土的強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)要求。

4 結(jié)語

由于輕骨料混凝土所具有的優(yōu)越性，施工方在施工中往往會(huì)使用輕骨料混凝土。然而，在輕骨料混凝土配制和施工控制方面還存在很多問題，如何有效地使用輕骨料混凝土，還要對其進(jìn)行實(shí)踐探索，這樣才能保證工程質(zhì)量。同時(shí)，在使用輕骨料混凝土?xí)r，除了要滿足工程質(zhì)量要求，還應(yīng)注意其綠色環(huán)保需求。